يرتدي

يمكن ملاحظة التآكل الالتصاقي بين الأسطح أثناء الاحتكاك ، ويشير عمومًا إلى الإزاحة غير المرغوب فيها والتصاق جزيئات التآكل ومركبات المواد من سطح إلى آخر. ^{[ 8 ]} ويمكن تمييز نوعين من التآكل الالتصاقي:

1. يحدث التآكل الالتصاقي بسبب الحركة النسبية و"الاتصال المباشر" والتشوه البلاستيكي الذي يخلق حطام التآكل وانتقال المواد من سطح إلى آخر.
2. تعمل قوى التماسك اللاصقة على ربط سطحين معًا على الرغم من أنهما منفصلان بمسافة قابلة للقياس، سواء مع أو بدون أي نقل فعلي للمادة.

يحدث التآكل الالتصاقي عادةً عندما ينزلق جسمان فوق بعضهما أو يضغطان على بعضهما، مما يُسهّل انتقال المادة. ويمكن وصف ذلك بأنه تشوه لدن لشظايا صغيرة جدًا ضمن الطبقات السطحية. وتؤثر النتوءات أو النقاط المرتفعة المجهرية ( خشونة السطح ) الموجودة على كل سطح على مدى شدّة انتزاع شظايا الأكاسيد وإضافتها إلى السطح الآخر، ويعود ذلك جزئيًا إلى قوى الالتصاق القوية بين الذرات، ^{[ 9 ]} وأيضًا إلى تراكم الطاقة في المنطقة اللدنة بين النتوءات أثناء الحركة النسبية.

يختلف نوع آلية التجاذب السطحي وقوته بين المواد المختلفة، لكنهما يتضاعفان بزيادة كثافة "طاقة السطح". تلتصق معظم المواد الصلبة عند التلامس بدرجة ما. ومع ذلك، فإن طبقات الأكسدة ومواد التشحيم والملوثات الموجودة بشكل طبيعي تثبط الالتصاق عمومًا، ^{[ 10 ]} كما أن التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة التلقائية بين الأسطح تُنتج عادةً مادة ذات طاقة منخفضة في الأنواع الممتصة. ^{[ 11 ]}

قد يؤدي التآكل الالتصاقي إلى زيادة الخشونة وظهور نتوءات (أي كتل) فوق السطح الأصلي. في التصنيع الصناعي، يُشار إلى هذه الظاهرة باسم التآكل الاحتكاكي ، والذي يؤدي في النهاية إلى اختراق طبقة السطح المؤكسدة والاتصال بالمادة الأساسية، مما يعزز إمكانية حدوث التصاق أقوى ^{[ 11 ]} وتدفق لدن حول الكتلة.

نموذج بسيط لحجم التآكل الناتج عن التآكل اللاصق،${\displaystyle V}$ويمكن وصفها بما يلي: ^{[ 12 ] [ 13 ]}

${\displaystyle V=K{\frac {WL}{H_{v}}}}$

أين${\displaystyle W}$هذا هو الحمل،${\displaystyle K}$هو معامل التآكل،${\displaystyle L}$هي مسافة الانزلاق، و${\displaystyle H_{v}}$هي الصلابة.

يحدث التآكل الاحتكاكي عندما ينزلق سطح خشن صلب على سطح أكثر ليونة. ^{[ 9 ]} وتُعرّفه الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM International) بأنه فقدان المادة نتيجة اصطدام جزيئات صلبة أو نتوءات صلبة بسطح صلب وتحركها عليه. ^{[ 14 ]}

يُصنَّف التآكل الكاشط عادةً وفقًا لنوع التلامس وبيئة التلامس. ^{[ 15 ]} يُحدد نوع التلامس نمط التآكل الكاشط. يُعرف نمطا التآكل الكاشط بالتآكل ثنائي الأجسام والتآكل ثلاثي الأجسام. يحدث التآكل ثنائي الأجسام عندما تُزيل الحبيبات أو الجسيمات الصلبة المادة من السطح المقابل. ويُشبه ذلك عادةً إزالة المادة أو إزاحتها بعملية قطع أو حرث. أما التآكل ثلاثي الأجسام فيحدث عندما لا تكون الجسيمات مُقيدة، وتكون حرة في التدحرج والانزلاق على السطح. تُحدد بيئة التلامس ما إذا كان التآكل مفتوحًا أم مغلقًا. تحدث بيئة التلامس المفتوحة عندما تكون الأسطح مُزاحة بشكل كافٍ بحيث تكون مستقلة عن بعضها البعض.

توجد عدة عوامل تؤثر على التآكل الكاشط، وبالتالي على طريقة إزالة المواد. وقد طُرحت آليات مختلفة لوصف كيفية إزالة المواد. ومن بين الآليات الثلاث الشائعة للتآكل الكاشط ما يلي:

1. الحراثة
2. قص
3. التجزئة

يحدث الحراثة عندما تُزاح المادة جانبًا، بعيدًا عن جزيئات التآكل، مما يؤدي إلى تكوين أخاديد لا تتضمن إزالة مباشرة للمادة. وتشكل المادة المُزاحة نتوءات مجاورة للأخاديد، والتي يمكن إزالتها بمرور جزيئات كاشطة لاحقة.

تحدث عملية القطع عندما يتم فصل المادة عن السطح على شكل حطام أولي أو رقائق دقيقة، مع إزاحة كمية قليلة أو معدومة من المادة إلى جوانب الأخاديد. تشبه هذه الآلية إلى حد كبير عمليات التشغيل التقليدية.

يحدث التفتت عندما تنفصل المادة عن السطح بفعل عملية القطع، ويتسبب الاحتكاك الناتج عن الاحتكاك في حدوث تشقق موضعي في مادة التآكل. ثم تنتشر هذه الشقوق بحرية موضعياً حول أخدود التآكل، مما يؤدي إلى إزالة المزيد من المادة عن طريق التقشر . ^{[ 15 ]}

يمكن قياس التآكل الكاشط على أنه فقدان في الكتلة بواسطة اختبار تابر للتآكل وفقًا لمعيار ISO 9352 أو ASTM D 4060.

حجم التآكل الناتج عن التآكل الناتج عن مادة كاشطة واحدة،${\displaystyle V}$ويمكن وصفها بما يلي: ^{[ 13 ]}

${\displaystyle V=\alpha \beta {\frac {WL}{H_{v}}}=K{\frac {WL}{H_{v}}}}$

أين${\displaystyle W}$هذا هو الحمل،${\displaystyle \alpha }$هو عامل شكل النتوء (عادةً ما يكون ~ 0.1)،${\displaystyle \beta }$هي درجات التآكل الناتجة عن نتوء (عادةً من 0.1 إلى 1.0)،${\displaystyle K}$هو معامل التآكل،${\displaystyle L}$هي مسافة الانزلاق، و${\displaystyle H_{v}}$هي الصلابة.

يُعدّ إجهاد السطح عمليةً تضعف فيها طبقة سطح المادة بفعل التحميل الدوري، وهو أحد أنواع إجهاد المواد بشكل عام. وينتج تآكل الإجهاد عندما تنفصل جزيئات التآكل نتيجةً لنمو الشقوق الدقيقة على السطح بشكل دوري. وتكون هذه الشقوق الدقيقة إما سطحية أو تحت سطحية.

التآكل الاحتكاكي هو احتكاك دوري متكرر بين سطحين. مع مرور الوقت، يؤدي هذا الاحتكاك إلى إزالة المادة من أحد السطحين المتلامسين أو كليهما. يحدث هذا عادةً في المحامل، على الرغم من أن معظم المحامل تُقسّى أسطحها لمقاومة هذه المشكلة. تحدث مشكلة أخرى عند تكوّن شقوق في أي من السطحين، وتُعرف باسم إجهاد الاحتكاك. وهي أخطر الظاهرتين لأنها قد تؤدي إلى عطل كارثي في ​​المحمل. تحدث مشكلة أخرى عندما تتأكسد الجزيئات الصغيرة التي أُزيلت بالتآكل في الهواء. عادةً ما تكون الأكاسيد أصلب من المعدن الأساسي، لذا يتسارع التآكل مع ازدياد احتكاك الجزيئات الصلبة بالأسطح المعدنية. يعمل التآكل الاحتكاكي بنفس الطريقة، خاصةً في وجود الماء. يمكن أن تعاني المحامل غير المحمية على المنشآت الكبيرة كالجسور من تدهور خطير في الأداء، خاصةً عند استخدام الملح خلال فصل الشتاء لإذابة الجليد عن الطرق السريعة التي تمر فوق الجسور. كانت مشكلة التآكل الاحتكاكي متورطة في كارثة جسر سيلفر وحادث جسر نهر ميانوس .

يمكن تعريف التآكل التحاتي بأنه حركة انزلاقية قصيرة للغاية تحدث خلال فترة زمنية وجيزة. وينتج هذا التآكل عن اصطدام جزيئات صلبة أو سائلة بسطح الجسم. ^{[ 10 ] [ 16 ]} وتزيل هذه الجزيئات المتصادمة المادة تدريجيًا من السطح من خلال التشوهات المتكررة وعمليات القطع. ^{[ 17 ]} وهو آلية شائعة في الصناعة. ونظرًا لطبيعة عملية النقل، فإن أنظمة الأنابيب معرضة للتآكل عند نقل الجزيئات الكاشطة. ^{[ 18 ]}

يعتمد معدل التآكل الناتج عن الاحتكاك على عدد من العوامل. تُعد خصائص مادة الجسيمات، مثل شكلها وصلابتها وسرعة اصطدامها وزاوية الاصطدام، من العوامل الأساسية، إلى جانب خصائص السطح المتآكل. وتُعد زاوية الاصطدام من أهم هذه العوامل، وهي معروفة على نطاق واسع في المراجع العلمية. ^{[ 19 ]} بالنسبة للمواد المطيلية، يُلاحظ أعلى معدل تآكل عندما تكون زاوية الاصطدام حوالي 30 درجة، بينما بالنسبة للمواد غير المطيلية، يحدث أعلى معدل تآكل عندما تكون زاوية الاصطدام عمودية على السطح. ^{[ 19 ]} يُقدم تحليل نظري مفصل لاعتماد التآكل الناتج عن الاحتكاك على زاوية الميل وخصائص المادة في المرجع ^{[ 20 ] .}

بالنسبة لشكل جسيم معين، فإن معدل التآكل،${\displaystyle E}$، ويمكن ملاءمتها بقانون قوة يعتمد على السرعة: ^{[ 16 ]}

${\displaystyle E=kv^{n}}$

أين${\displaystyle k}$ثابت،${\displaystyle v}$هي السرعة، و${\displaystyle n}$هو أس السرعة.${\displaystyle n}$يتراوح عادةً بين 2 - 2.5 للمعادن و 2.5 - 3 للسيراميك.

يحدث التآكل الناتج عن الاحتكاك والأكسدة في كل من التلامس المُشحم والجاف. والسبب الرئيسي هو التفاعلات الكيميائية بين المادة المتآكلة والوسط المُسبب للتآكل. ^{[ 21 ]} يُطلق على التآكل الناتج عن التأثير التآزري للإجهادات الاحتكاكية والتآكل اسم التآكل الاحتكاكي .

في ظل ظروف الاحتكاك الانزلاقي، يتأثر سلوك التآكل للمواد المعدنية بشدة بتصلب السطح الناتج عن الإجهاد، وتكوين الطبقات الاحتكاكية، وعمليات الأكسدة، وشكل جزيئات حطام التآكل. وقد تُظهر فولاذات المنغنيز الأوستنيتية والحديد الزهر المُجرافن آليات تآكل مختلفة تبعًا لظروف التلامس، وتوزيع الجرافيت، واستقرار الطبقات السطحية المختلطة ميكانيكيًا. ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

يحدث التآكل الناتج عن الصدمات بسبب احتكاك جسمين. وعلى عكس التآكل الاحتكاكي، يحدث هذا التآكل دائمًا في نفس الموضع المحدد بدقة. وإذا تكرر الاصطدام، فعادةً ما تكون الطاقة الحركية ثابتة لحظة الاصطدام. وقد يختلف معدل تكرار الاصطدامات. يمكن أن يحدث التآكل في كلا الجسمين، ولكن عادةً ما يكون لأحدهما صلابة ومتانة أعلى بكثير، لذا يُهمل تآكله.

ومن أنواع التآكل الأخرى الأقل شيوعاً التآكل الناتج عن التكهف والتآكل الانتشارى. ^{[ 6 ]}

معامل التآكل هو معامل فيزيائي يستخدم لقياس وتوصيف وربط تآكل المواد.

يُعد تحليل مواد التشحيم طريقة بديلة وغير مباشرة لقياس التآكل. في هذه الطريقة، يُكشف عن التآكل من خلال وجود جزيئات التآكل في مادة التشحيم السائلة. وللحصول على مزيد من المعلومات حول طبيعة هذه الجزيئات، يمكن إجراء تحليلات كيميائية (مثل مطيافية الأشعة السينية الفلورية، ومطيافية انبعاث البلازما المقترنة بالحث)، أو تحليلات بنيوية (مثل التصوير الحديدي )، أو تحليلات بصرية (مثل المجهر الضوئي ). ^{[ 28 ]}

شهدت التطورات الحديثة في تشخيص التآكل استخدامًا متزايدًا لتحليل الصور الرقمية وتقنيات توصيف الأسطح المتكاملة حاسوبيًا لدراسة شكل وتوزيع حجم وتطور جزيئات التآكل المتكونة أثناء الاحتكاك. تُكمّل هذه الأساليب الطرق التقليدية لتقييم التآكل من خلال تمكين التحديد الآلي لآليات التلف وعمليات التدهور تحت السطحية. تشمل التطبيقات المتقدمة استخدام رؤية الحاسوب والخوارزميات القائمة على البيانات لتحليل نواتج التآكل في الأنظمة الاحتكاكية المعدنية، بما في ذلك الفولاذ المتأثر بالهيدروجين والمعرض لظروف تحميل طويلة الأمد. ^{[ 29 ]}

كما تم استكشاف التعرف الآلي على جزيئات التآكل باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة لتحسين الصيانة التنبؤية ومراقبة حالة الأنظمة الهندسية. ^{[ 30 ]}

وبشكل أوسع، يُعتبر التحليل المنهجي لشكل حطام التآكل منذ فترة طويلة أداة مهمة لفهم آليات التآكل والانتقالات بين أنظمة التآكل الخفيف والشديد. ^{[ 31 ] [ 32 ]}

لذلك، يجمع البحث الحديث في علم الاحتكاك بشكل متزايد بين التقنيات التجريبية التقليدية وقياسات الأسطح الرقمية والتفسير المدعوم بالتعلم الآلي لعمليات التآكل. ^{[ 33 ]}